孟德尔的豌豆计划

【美国】谢里尔·巴多　译/韩青宁

无论苹果树、绵羊还是人类，生物是怎么将自身的特性遗传给后代的呢？这个问题让孟德尔终生为之着迷。为此，在8年多的时间里，孟德尔种了将近28000株豌豆，经过仔细的对比研究，他得出了一个伟大的发现……

坎坷求学路

1822年7月20日，孟德尔出生在奥地利西里西亚（现属捷克）海因策道夫村的一个贫寒的农民家庭里，父亲和母亲都是园艺家（外祖父是园艺工人）。孟德尔童年时受到园艺学和农学知识的熏陶，对植物的生长和开花非常感兴趣。他的父亲希望唯一的儿子长大以后也能像自己一样做个勤劳的农民。

在那个年代，孟德尔家乡的村民已经知道将两种苹果树嫁接在一起能够结出更多口味的果实，将两种羊一起饲养可以产出更厚的羊毛。年幼的孟德尔很想知道，这是为什么？是用什么方法做到的呢？他渴望揭开大自然的秘密，并将这些秘密分享给每一个人。

孟德尔长大后，村子里基础的文法学校已经不能满足他对知识的需求了。而更高级别的学校离他家很远，要去这所学校就读只能选择寄宿。尽管孟德尔的父母竭尽所能地攒钱，但仍然只能勉强负担他基础的上课、住宿费用和一半的伙食费，可12岁的孟德尔还是坚持去上学了。在学校里，他如饥似渴地学习各种课程，不断充实自己，尽量不理会他那“嗷嗷待哺”的胃。

1838年，一件不幸的事发生了：孟德尔的父亲在为贵族服劳役的时候身负重伤，再也不能下地劳作了。

不肯向现实低头的孟德尔利用课余时间做家庭教师赚取学费，又坚持上了四年学。他的成绩依旧优秀，哪怕生病也从未落下功课。临近毕业时，孟德尔担心靠家庭教师工作赚的钱不够让他填饱肚子。一筹莫展之时，经老师推荐，孟德尔成了圣托马斯修道院里的一名神父。在那里，孟德尔终于不再为饿肚子发愁了，他的思想也得到了滋养。

寻找遗传密码

修道院里的读书氛围很浓，这里有一个藏书3万册的图书馆，还培养出不少人才，有数学家、植物学家、哲学家和地理学家。他们常在图书馆里读书，在每日丰盛的三餐后讨论学习。在这么好的学习环境下，好学的孟德尔开始了他的深入研究。

1840年，孟德尔考入奥尔米茨大学哲学院，主攻古典哲学，他还学习了数学。修道院院长很欣赏孟德尔的好学之心，他把这位年轻的神父送到了维也纳大学，让他和当时世界上最优秀的一些科学家一起学习。

1843年大学毕业以后，21岁的孟德尔进了布隆城奥古斯汀修道院，并在当地教会办的一所中学教书，教的是自然科学。当时的大多数老师通常比较严肃，孟德尔却既和气又有耐心，而且讲课思路清晰、生动幽默，学生们都非常喜欢上他的课。

教课之余，他集中注意力研究当时最热门的科学问题之一：作为父母，不论苹果树还是绵羊，或是人类，是怎么把自己的特性遗传给孩子的呢？

在那个时代，没人知道为什么妹妹会有跟父亲一样的蓝眼睛和直发，而哥哥却有母亲的棕色眼睛和卷发，眼睛的颜色和头发的形状就被称为遗传特性。孟德尔认为所有植物和动物都遵循同样的规律，由父母将这些特性传给孩子。他希望找出这种控制遗传特性传递的模式，来破解所有生物遗传的密码。

孟德尔在书中读到，早期科学家会将不同种类、不同品种的植物配对，来观察它们的后代的样子，这种配对方式称为杂交。通过将不同种类的玉米、花卉和小麦配对，早期的科学家培育出了不少杂交品种，但只研究了其中一小部分。

对此，孟德尔有他自己的想法。他计划先通过几种配对培育出数以千计的后代，然后计算某种特定特性出现的频率，看看这些统计数据是否能帮助他找出其中的规律。

如果这一切进展顺利，他就可以得出一个适用于所有生物的定律。

做实验，需要先仔细挑选实验用的植物。为此，孟德尔研究了花园里的34种豌豆。起初，这些看上去各不相同的豌豆让孟德尔毫无头绪，不知道该去追踪哪些特定的特性。但经过更加认真的观察后，孟德尔注意到：所有豌豆的种子，不外乎两种颜色——黄色或者绿色。并且有些豌豆的表面光滑，有些豌豆则是皱巴巴的。找到了豌豆这两对明显的差异特征，孟德尔十分开心。

于是，孟德尔挑选了7对有明显差异特性的豌豆进行实验。他计划对每一对进行培植，并记录下每一种特性在后代身上出现的频率。

發现一个规律

在正式实验之前，孟德尔种了很多批豌豆，他要确保这些豌豆的稳定性，能够一直繁殖有着相同特性的后代，他还要确保这些后代的任何变化都是由他的实验引起的。

经过两年的精心准备，孟德尔终于要开始杂交豌豆实验了。豌豆是自花授粉植物，在开花前，雄蕊上的花粉就落到同一朵花的雌蕊上完成了授粉，然后形成种子。为了创造杂交后代，孟德尔需要干预这个自然过程。

时间就在豌豆的播种和收成间流过。到了春天，孟德尔小心翼翼地用镊子把黄色豌豆的花瓣剥开，剪掉花的雄蕊，使它不能再产生花粉。然后，他又小心翼翼地把绿色豌豆的花粉刷在剪掉雄蕊的花的雌蕊上。接着，他给这朵花套了一个小袋子，以防止来自其他株的花粉随着微风飘进来，或被蜜蜂、蝴蝶带进来。通过这种方式，他就可以确信没有其他植物给这朵花授粉。

就这样，孟德尔按照光滑的豌豆和皱巴巴的豌豆，黄色的豌豆荚和绿色的豌豆荚，光滑的豌豆荚和凹凸不平的豌豆荚等7种不同的特性，授粉了287朵豌豆花。他操作时非常小心，因为一个错误就可能导致功亏一篑。

接下来就是等待了。直到花被装满种子的豌豆荚取代，孟德尔才把绑着的小袋子拿走。他开玩笑说，这些精心培育的豌豆就是他的孩子。

秋天终于来了，孟德尔急切地打开刚刚成熟的豌豆荚。他发现了什么？

绿豌豆和黄豌豆杂交的后代全部是黄豌豆。皱巴巴的豌豆和光滑的豌豆杂交，得到的都是光滑的豌豆。

孟德尔观察到，在这7对特性中，所有的杂交后代看起来都只像父母中的一个。消失的特性会永远消失吗？它们的孙辈和曾孙辈又会长什么样呢？整个冬天，孟德尔都在思考这些问题。

终于，又一个春天到来了，他种下了这些自己培育的杂交后代的种子。这一次，他听任自然的发展，让花朵自己授粉。他一边耐心等待，一边密切关注着。

到了收获的季节，孟德尔又一次打开成熟的豌豆荚。他发现黄豌豆和绿豌豆并排出现在同一个豆荚里，他还在光滑的豌豆旁边发现了皱巴巴的豌豆。消失的特性又出现了！

孟德尔再把这些种子种下，耐心等待它们成熟。当再次收获豌豆的时候，他发现所有绿豌豆的后代豆荚里都只有绿色的豌豆，黄豌豆的后代有些豆荚里只长出了黄豌豆，但是大部分的豆荚里同时出现了黄豌豆和绿豌豆。孟德尔又把种子种了4次。在每对不同的组合中，他都得到了相同的结果。他发现了一个规律！

寂寞的先驱者

实验得出的结果让孟德尔想起了他在大学时学过的数学。有时候数字也会产生一种像豌豆里黄绿颜色搭配的模式。如果豌豆的特性遵循与数字相同的规则，那么每个特性必须由两个单独的部分组成，这两个部分又交叉形成新的模式。突然间，孟德尔发现了一种父母将自己的特性遗传给孩子的全新遗传方式。

他得出的结论是，每一种豌豆都有表现任何一种特性所必需的两个因子。今天，我们把这些因子称为“基因”。对应到每一種特性上，父母分别把部分基因传给了孩子。

当孟德尔把黄豌豆和绿豌豆杂交时，每株杂交植物都有一个黄豌豆基因和一个绿豌豆基因。在第一代杂交植物中，所有的豌豆都是黄色的，这是因为黄色基因遮蔽了绿色基因。但是绿豌豆的基因并没有消失，仍然被遗传了下去。孟德尔称那些遮蔽其他基因的基因是“显性的”，而那些被遮蔽的基因则是“隐性的”。他还发现隐性基因和显性基因都有可能遗传给孩子，当一个隐性基因遇到另一个隐性基因时，它就会“重现天日”。这就解释了为什么绿豌豆和其他失去的特性又出现在了孟德尔后来的实验中。并且这些特性是独立发挥作用的，豌豆变绿并不会使豌豆更容易起皱或变得光滑。

8年来，孟德尔种了将近28000株豌豆！他还在其他14种植物上进行了小规模实验，结果都验证了他的这些结论。

1864年，由于严重的虫灾和其他属植物试验的意外，孟德尔被迫放弃了豌豆研究。

1865年，孟德尔将他的发现提交给了布尔诺自然科学学会。一年后，他在一本科学杂志上发表了这些研究结果，但是并没有引起人们的关注。

没有人明白他的发现并不仅仅限于豌豆，人们无法将豌豆实验与苹果树、绵羊或人类联系起来。而且，在孟德尔生活的时代，显微镜也看不到基因的存在。没有更多的证据证明基因确实存在，人们如何相信他们看不到的东西呢？

1884年，孟德尔因肾炎去世，年仅62岁。

又经过了16年，全世界才意识到他发现的伟大意义。1900年，来自三个不同国家的三位各自独立工作的科学家，不约而同地在自己的国家进行了与孟德尔的豌豆实验极为类似的杂交实验，也分别得到了类似的结论。当他们查阅文献时，碰巧都发现了孟德尔在1865年发表的论文，原来有位不被世人所知的神父早在30多年前就得出了与他们一样的结果。

终其一生，孟德尔都没有获得过任何荣誉，但他被世界公认为现代遗传学的创始人。他揭示的两大遗传学定律被称为孟德尔定律。今天，我们利用遗传学来预防和治疗疾病，改良作物基因，破解犯罪难题，了解更多关于大自然的奥秘。

任何一项科学研究成果的取得，不仅需要坚忍的意志和持之以恒的探索精神，还需要严谨求实的科学态度和正确的研究方法。